Наукові основи розробки вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей

4. Раціональним під час формування виробів із жорстких цементобетонних сумішей жорсткістю Ж=30 - 90 с є використання привантажу з питомою наведеною масою 1,0 кПа (10 г/см²), причому для формування виробів із сумішей жорсткістю 30 - 60 с низькочастотну складову вимушених коливань можна брати такою, що дорівнює , а під час формування виробів із сумішей жорсткістю 90 с , що дозволяє на 12 - 30% зменшити тривалість і енергоємність процесу ущільнення.

5. Віброплощадка з просторовими коливаннями рухомої рами при співвідношенні кутових частот коливань і куті нахилу амортизуючої частини пружних опор =30⁰ забезпечує достатньо ефективне ущільнення як пластичних, так і жорстких цементобетонних сумішей жорсткістю до 90 с. З указаного діапазону найраціональнішим під час формування виробів із жорстких бетонних сумішей жорсткістю до 90 с є використання двочастотних просторових коливань у вигляді високочастотних коливань, що одночасно прикладаються, з кутовою частотою =292 рад/с і низькочастотних коливань з частотою .

У п'ятому розділі «Теоретичні дослідження спеціального вібраційного обладнання для формування бетонних виробів» описано конструкції, принцип дії та теоретичні дослідження вібраційних пустотоутворювачів і вібраційних привантажів. Проведено аналіз отриманих розв'язань. Визначено раціональні параметри вібраційних пустотоутворювачів і вібраційних привантажів, використовуваних під час формування багатопустотних плит перекриттів.

Установка для формування багатопустотних плит перекриттів (Рис.9) складається з віброплощадки 1, форми 2, тягового візка 3 і вібраційних пустотоутворювачів, кожний з яких виконано у вигляді порожнистої штанги 4 і закріпленого на ній віброзбуджувача коливань 5. Вібраційні пустотоутворювачі пов'язані з тяговим візком 3 за допомогою пружних підвісок 6.

На заключній стадії процесу ущільнення на поверхню формованого виробу встановлюють привантаж 7.

Диференціальне рівняння руху порожнистої штанги у напрямку координати за час буде мати вигляд

, (69)

де і - ейлерова і лагранжева координати; і - ефективний модуль пружності й коефіцієнт непружного опору порожнистої штанги пустотоутворювача; - еквівалентний коефіцієнт опору, що враховує тертя цементобетонної суміші на поверхні порожнистої штанги пустотоутворювача; - густина матеріалу порожнистої штанги.

Рис. 9 Схема установки для формування багатопустотних плит перекриттів

Розв'язання хвильового рівняння коливань (69) відшукували за наступних граничних умов:

, (70)

де - маса оголовка вібраційного пустотоутворювача; - коефіцієнт жорсткості пружної підвіски в горизонтальному напрямку; - коефіцієнт непружного опору передньої опори ; - коефіцієнт непружного опору пружної підвіски; - еквівалентний коефіцієнт опору, що враховує тертя штанги об передній торець форми; і - коефіцієнти конструктивної жорсткості та еквівалентного коефіцієнта опору заднього торця форми; - площа поперечного перерізу порожнистої штанги; - відстань між торцями форми.

Розв'язання рівняння (69), що задовольняє граничним умовам (70):

, (71)

де - амплітуда коливань штанги; - зсув фаз між збурюючої силою і переміщенням;

,

; ;

;

;

; ; ;

;;

;

і - визначають із залежностей, що входять до виразу (41).

Вираз (71) описує закон руху вібраційних пустотоутворювачів у напрямку координати залежно від частоти і амплітуди збурюючої сили , фізико-механічних характеристик пустотоутворювачів, пружної підвіски і ущільнюваної суміші, відстані між торцевими стінками . Коефіцієнт непружного опору порожнистої штанги пустотоутворювача може бути з достатнім ступенем точності визначено з наступного виразу: , в якому - коефіцієнт згасання, що характеризує внутрішнє тертя матеріалу штанги, для сталі Ст.3 і для сталі Ст.5. Еквівалентний коефіцієнт опору , що враховує тертя цементобетонної суміші на поверхні порожнистої штанги пустотоутворювача, визначимо за методом лінеаризації сил кулонового тертя: , де - зовнішній діаметр порожнистої штанги; - середня товщина шару цементобетонної суміші, розташованого над порожнистою штангою; - питомий тиск привантажу; - коефіцієнт тертя порожнистої штанги об цементобетонну суміш.

Еквівалентні коефіцієнти опору і визначаться залежно від реакцій в передній і задній опорах форми від дії порожнистої штанги:

; .

У результаті досліджень було встановлено, що амплітуда коливань затухає по довжині штанги. Так при довжині штанги, що дорівнює 9 м, це згасання складає 8 - 10%, як під час роботи з привантажем, так і без привантажу. Щонайбільший вплив на величину амплітуди коливань пустотоутворювачів чинить величина питомого тиску привантажу, тобто із збільшенням величини питомого тиску від =1 кПа до =4 кПа амплітуда коливань штанги пустотоутворювача зменшується на 21 - 23%.

Таким чином, було отримано залежності для визначення закономірності руху і основних параметрів вібраційних пустотоутворювачів, необхідних для їхньої розробки і проектування.

Установка для формування плоских бетонних і залізобетонних виробів з використанням вібраційного привантажу (рис. 10) складається з віброплощадки 1, форми з бетонною сумішшю 2 і вібраційного привантажу, виконаного у вигляді плити 3 і віброзбуджувачів коливань 4 і 5, які мають протилежний напрям обертання і генерують вертикально направлені коливання. Вібраційний привантаж встановлюють на цементобетонну суміш тільки після її попереднього ущільнення. Під дією гармонійної сили вібраційний привантаж здіснює коливання у вертикальному напрямку і впливає на цементобетонну суміш.

При цьому рух ущільнюваної суміші у напрямку координати за час буде описуватися диференціальним рівнянням (4), розв'язання якого відшукували за наступних граничних умов:

Рис. 10 Установка для формування плоских бетонних виробів

(72)

де - маса вібраційного привантажу; - опорна площа вібраційного привантажу; - висота ущільнюваного шару суміші.

Розв'язання рівняння (4), що задовольняє граничним умовам (72), знайдено у наступному вигляді:

, (73)

де - амплітуда коливань вібраційного привантажу;

;

;

, и - наведена маса, коефіцієнт пружної деформації та коефіцієнт непружного опору цементобетонної суміші;

; ; (74)

; (75)

.

Напруги, що виникають в ущільнюваному шарі цементобетонної суміші:

, (76)

где .

Підставляючи середнє значення напруг до формули (2), визначали необхідну тривалість вібраційної дії вібраційним привантажем на ущільнювану суміш на заключному етапі процесу ущільнення.

На рис. 11а зображено схему поперечного розрізу вібраційної установки для формування багатопустотних плит. Під час роботи вібраційна дія від привантажу 3 передається верхньому шару суміші, який, у свою чергу, впливає на пустотоутворювачі 4, а ті вже передають вібраційну дію нижньому шару цементобетонної суміші. Верхній і нижній шар суміші мають пружно-в'язки властивості, а пустотоутворювачі з достатнім ступенем точності можна представити у вигляді абсолютно жорсткого тіла. Тоді розрахункову схему даної динамічної системи можна у першому наближенні представити у вигляді двомасної динамічної моделі (рис. 11б).

Рис. 11 Схема поперечного розрізу (а) і динамічна модель (б) вібраційної установки для формування багатопустотних плит: 1 - віброплощадка; 2 - форма; 3 - вібропривантаж; 4 - пустотоутворювачі; 5 - бетонна суміш

Рух динамічної системи «Вібропривантаж - ущільнювана суміш - пустотоутворювачі - ущільнювана суміш» під дією збурюючої сили у напрямку координати за час можна описати наступною системою рівнянь:

;

, (77)

де - маса вібропривантажу; - еквівалентна маса пустотоутворювачів; і - переміщення вібропривантажу і пустотоутворювачів у вертикальному напрямку; - наведений коефіцієнт пружної деформації ущільнюваного шару суміші . Значення , і визначають з формул (74) і (75) при середньому значенні товщини ущільнюваного шару.

Розв'язання системи рівнянь (77) буде мати наступний вигляд:

; , (78)

де и - амплітуди коливань;

;

;

; ;

.

;

.

Визначені амплітуди напруг, що виникають у верхньому ущільнюваному шарі і в нижньому ущільнюваному шарі цементобетонної суміші залежно від координати , причому координата змінюється від 0 до .

Тут .

У результаті проведених досліджень було встановлено:

1. Отримані залежності дозволяють визначити закон руху, основні параметри і раціональний режим роботи вібраційних пустотоутворювачів і вібропривантажів, а також необхідну тривалість їхньої вібраційної дії на ущільнюване середовище в залежності.

2. Вібраційні пустотоутворювачі з горизонтально направленими коливаннями прості за конструкцією і ефективні в роботі при вібраційній дії на ущільнюване середовище з кутовою частотою 292 рад/с і амплітудою =0,3 мм.

3. Ефективним є використання вібраційного привантажу з питомим статичним тиском =1,5 - 2 кПа і питомою амплітудою збурюючих сил 3,0 кН/м2 при кутовій частоті коливань 299 рад/с на заключній стадії процесу ущільнення цементобетонних виробів, що дозволяє майже в два рази зменшити енергоємність процесу ущільнення і продовжити термін служби віброплощадки.

У шостому розділі «Експериментальні дослідження вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей» наведено методику проведення і результати експериментальних досліджень вібраційних машин, виконано аналіз і порівняння експериментальних і теоретичних даних.

Програмою експериментальних досліджень було передбачено:

- уточнення основних положень теорії вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей;

- уточнення отриманих теоретичних виразів для визначення основних параметрів вібраційних площадок для формування цементобетонних виробів і встановлення законів руху динамічних систем «рухома рама - ущільнювана суміш» і «рухома рама - ущільнювана суміш - привантаж» залежно від конструктивних особливостей віброплощадки, вигляду і напряму вібраційної дії, консистенції цементобетонної суміші;

- обґрунтовування раціональних параметрів привантажів і вібраційних привантажів, які використовувають під час формуванні багатопустотних залізобетонних конструкцій;

- визначення ефективності ущільнення і працездатності вібраційних машин залежно від їхньої конструктивної особливості таі вантажності, співвідношення основних параметрів вібраційних робочих органів і фізико-механічних характеристик ущільнюваної цементобетонної суміші, вигляду і напрямку вібраційної дії, консистенції суміші й товщини ущільнюваного шару.

Для проведення експериментальних досліджень використовували експериментальні лабораторні установки і натурні зразки пропонованих вібраційних машин. Під час проведення експериментів використовували цементобетонні суміші з водоцементним відношенням В/Ц=0,4 - 0,48 і В/Ц=0,57 - 0,69 з осіданням конуса ОК=3,5 - 4 см і жорсткістю Ж=30, 60 і 90 с. Для реєстрації досліджуваних характеристик використовували вібровимірювальну апаратуру ВИ6-6ТН з датчиками: вібрацій ДВ-1В і ДВ-1Г, переміщення ДП-3СМ і тиснення ДД-1М, осцилограф Н-700, комплект К505, цифрову камеру. Рухомість і жорсткість цементобетонної суміші визначали за ДСТУ Б.В. 2.7- 14- 2002 (ГОСТ 10181 - 2000).

Проведені експериментальні дослідження підтвердили встановлені у процесі теоретичних досліджень закономірності для визначення режимів вібраційної дії, основних параметрів і поведінки складних динамічних систем вібраційних машин, призначених для формування виробів із цементобетонних сумішей, а також дозволили уточнити сферу застосування досліджуваних вібраційних машин залежно від вигляду і напрямку вібраційної дії. У цілому максимальні розбіжності теоретичних і експериментальних даних не перевищують 10 - 12%.

Створені на підставі проведених теоретичних і експериментальних досліджень вібраційні машини показали достатньо високу ефективність у процесі експлуатації

У сьомому розділі «Принципи створення вібраційних машин і ефективність їхнього використання» описано конструкцію, принцип дії, призначення і методи розрахунку запропонованих віброзбуджувачів коливань оригінальної конструкції. Викладено принципи створення вібраційних формуючих машин різного технологічного призначення.

Для приводу вібраційних площадок з горизонтальними і просторовими коливаннями було розроблено високочастотний (рис. 12а) і низькочастотний (рис. 12б) дебалансні віброзбуджувачі коливань. Відмітною особливістю цих віброзбуджувачів коливань є те, що корпус виконано у вигляді циліндра з фланцевою опорою в його центральній частині, а дебаланси винесено за межі корпусу. Це дозволило значно спростити конструкцію дебалансних віброзбуджувачів коливань і зробити їх легко вбудовуваними в конструкцію віброплощадки і, головне, передавати рухомій рамі віброплощадки суворо горизонтальні коливання, позбувшись від дії перекидаючого моменту. Високочастотні віброзбуджувачі коливань мають нерегульовані дебаланси, а низькочастотні - регульовані.

Для зниження собівартості виготовлення віброзбуджувачів коливань за рахунок виключення з конструкції дорогих радіальних сферичних роликопідшипників був розроблено ротаційний віброзбуджувач коливань (рис.13). Він виконаний у вигляді жорстко закріпленої на фланцевій опорі 1 центральної порожнистої осі 2, на виступаючих кінцях якої змонтовано на підшипниках кочення 3 два дебалансні ротори 4, рівновіддалені від опорної поверхні фланцевої опори 1, при цьому кожний дебалансний ротор виконано у вигляді закритої з двох боків торцевими кришками 5 і 6 несучої обойми 7, на зовнішньому діаметрі якої закріплено основний 8 і додатковий 9 дебаланси. Під час обертання приводного валу 10 рух через зовнішні торцеві кришки 6 передається на дебалансные ротори 4, які створюють необхідну збурюючу силу.

Планетарний віброзбуджувач коливань (рис.14) включає центральну фланцеву піввісь 1, усередині якої на підшипниках 2 і 3 змонтовано приводної вал 4, вихідний кінець якого виконано у вигляді вилки, на якій ексцентрично відносно осі обертання вала шарнірно за допомогою пальця 5 закріплена повідкова вісь 6. На осі 6 за допомогою сферичного підшипника 7 змонтовано торцеву кришку 8, жорстко пов'язану з інерційним бігунком, виконаним у вигляді втулки 9 і жорстко закріплених на її зовнішній поверхні головного 10 і знімного 11 інерційних дисків. Під час обертання приводного вала 4 втулка 9 інерційного бігунка обкачується по зовнішній поверхні фланцевої піввісі й створює інерційну збурюючу силу.

Рис. 12 Високочастотний (а) і низькочастотний (б)віброзбуджувачі коливань: 1 - корпус; 2 - підшипники кочення; 4 - нерегульований дебаланс; 5 - регульований дебаланс; 6 - шків пасової передачі

На підставі проведених досліджень було розроблено принципово нові конструкції вібраційних збуджувачів коливань: з дебалансними валами; ротаційні й планетарні, які мають порівняно нескладну і компактну конструкцію, легко вбудовуються в центральну частину віброплощадки, мають надійне кріплення, генерують потужну збурюючу силу і забезпечують коливання рухомої рами віброплощадки із заданими параметрами. Вони створені для використання на віброплощадках вантажністю від 5 до 20 тонн, які забезпечують формування бетонних виробів із жорстких цементобетонних сумішей у результаті дії горизонтально направлених або просторових коливань.

Рис. 13 Ротаційний віброзбуджувач коливань

Рис. 14 Планетарний віброзбуджувач коливань

Ротаційні віброзбуджувачі коливань здатні розвивати дещо меншу збурюючу силу, ніж дебалансні віброзбуджувачі коливань, проте вони менш трудомісткі і дешевші у виготовленні. Планетарні віброзбуджувачі коливань дозволяють підвищити в 1,4 - 1,7 рази амплітуду збурюючої сили порівняно з дебалансними віброзбуджувачами коливань при їхній однаковій масі й частоті кутових коливань 292 рад/с.

Наведені рекомендації із конструюванню вібраційних машин з вертикально направленими коливаннями вантажопідйомністю від 0,35 до 2,5 т з самосинхронізуючими віброзбуджувачами коливань, а також віброплощадок вантажопідйомністю від 0,7 до 5 т з жорстко-пружними обмежувачами. Описано конструктивне виконання вібраційних площадок з горизонтально направленими вантажопідйомністю від 5 до 15 т та просторовими коливаннями вантажопідйомністю від 10 до 20 т і дано рекомендації за визначенням їхніх основних параметрів і конструюванню. Наведені результати дослідно-експериментального і дослідно-промислового освоєння розроблених вібраційних машин. Економічний ефект від впровадження трьох двочастотних віброплощадок з просторовими коливаннями ДВП.15.102 вантажопідйомністю 15 т складає 4,94 млн. грн.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено критерії оцінювання ефективності вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей і вперше запропоновано теоретичні залежності, що дозволяють описати закон наростання густини цементобетонної суміші у процесі вібраційного ущільнення і визначити необхідну тривалість вібраційної дії залежно від фізико-механічних характеристик ущільнюваного середовища, вигляду і напрямку коливань вібраційного робочого органа, частоти і величини імпульсних напруг, що розповсюджуються у цементобетонному середовищі. Отримано теоретичні вирази, які дозволяють оцінити енергоємність процесу ущільнення і визначити коефіцієнт корисної дії вібраційної машини залежно від інтенсивності вібраційного навантаження, вигляду, напрямку і форм коливань, основних параметрів вібраційної машини, типу віброзбуджувачів коливань і приводу.

2. Розроблено математичні моделі для опису складних динамічних систем віброплощадок з вертикально направленими коливаннями з привантажем і без привантажу і встановлено закономірності руху рухомої рами віброплощадки і розповсюдження хвиль деформацій в ущільнюваному середовищі залежно від конструктивних і фізико-механічних характеристик системи, напрямку, вигляду і співвідношення збурюючих навантажень, наявності привантажу, консистенції цементобетонної суміші. Визначено напружено-деформований стан ущільнюваної цементобетонної суміші та проведено оцінювання ефективності вібраційних машин за величиною встановленої тривалості вібраційної дії та енергоємності процесу ущільнення. Отримано теоретичні залежності для визначення основних параметрів віброплощадки з вертикально направленими коливаннями, визначено умови стійкої їхньої роботи. Установлено, що під час вертикально направлених коливань раціонально використовувати привантаж з питомим тиском в 4 кПа.

3. Уперше розроблено математичну модель віброплощадки з вертикально направленими коливаннями і жорстко-пружними обмежувачами. Установлено закономірності руху рухомої віброплощадки і ущільнюваної суміші та отримано теоретичні залежності для визначення основних параметрів віброплощадки, що забезпечують стійкий режим руху із заданою характеристикою. При цьому жорсткість пружних обмежувачів (кН/м) доцільно призначати залежно від маси рухомої рами віброплощадки (кг) з діапазону = (7 - 8).

4. Установлено, що вібраційні площадки з вертикально направленими коливаннями доцільно використовувати при вантажності від 0,35 до 2,5 т, а віброплощадки з жорстко-пружними обмежувачами при вантажності від 0,75 до 5 т. У цьому випадку, при кутовій частоті 292 рад/с і амплітуді коливань =0,5 мм забезпечується ефективне формування бетонних виробів з пластичних і жорстких цементобетонних сумішей жорсткістю до 60 с, а при використанні привантажу - із сумішей жорсткістю до 90 с.

5. Уперше розроблено математичні моделі віброплощадок з горизонтально направленими одночастотними і двочастотними коливаннями, у тому числі й з привантажем, які враховують дію інерційних, пружних і дисипативних сил, що виникають у цементобетонній суміші, а також взаємодію торцевих стін і днища форми із цементобетонною сумішшю, які викликають в останній відповідно нормальні й дотичні напруги. Отримані теоретичні вирази, які описують поведінку динамічної системи і дозволяють установити закон руху і амплітуди коливань рухомої рами віброплощадки і ущільнюваного середовища залежно від конструктивних і фізико-механічних характеристик системи, напрямку, вигляду і співвідношення збурюючих навантажень, наявності привантажу, визначити нормальні й дотичні напруги в ущільнюваній суміші, оцінити ефективність ущільнення за величиною необхідної тривалості вібраційної дії, визначити енергоємність процесу ущільнення і потужність приводу віброзбуджувачів коливань.

6. Установлено, що одночастотні виброплощадки з горизонтально направленими коливаннями з кутовою частотою =292 рад/с і амплітудою мм можуть використовувати для формування довгомірних виробів із сумішей жорсткістю до 60 с, а також із сумішей жорсткістю до 90 с, якщо ширина виробу складає 30 - 35 см і вібраційна дія направлена по нормалі до бічних стінок форми.

7. Уперше доведено, що двочастотні віброплощадки дають щонайбільший техніко-економічний ефект, якщо високочастотна складова горизонтально направлених коливань має кутову частоту =292 рад/с, а низькочастотна складова має кутову частоту , що дозволяє не менше ніж удвічі понизити амплітуду високочастотної складової та забезпечити при цьому ефективне формування виробів з цементобетонних сумішей жорсткістю до 60 с. Це дозволило створити найпростіші за конструкцією віброплощадки вантажністю до 15 тонн. Установлено, що під час горизонтально направлених коливань раціонально використовувати привантаж з питомим тиском в 1 кПа.

8. Розроблено математичну модель віброплощадки з просторовими (подовжньо-вертикальними) коливаннями, яка повністю задовольняє цілям опису цієї складної динамічної системи. У результаті було отримано теоретичні залежності для знаходження законів руху рухомої рами віброплощадки і ущільнюваного середовища, визначення основних параметрів віброплощадки, установлення раціональних режимів вібраційної дії та її тривалості.

9. Установлено, що віброплощадка з двочастотними просторовими коливаннями у вигляді одночасно діючих високочастотних коливань з кутовою частотою =292 рад/с і низькочастотних коливань з частотою забезпечує ефективне формування виробів з жорстких цементобетонних сумішей жорсткістю до 90 с. Це дозволяє не менше ніж у 1,5 рази понизити енергоємність процесу ущільнення, скоротити витрату цементу і підвищити міцність формованих виробів.

10. Розроблено математичну модель і вивчено взаємодію вібраційних пустотоутворювачів, як під час роботи з привантажем, так і під час роботи без привантажу. Установлено, що найраціональнішим є використання вібраційних пустотоутворювачів, які здійснюють горизонтально направлені коливання з амплітудою =0,3 мм і кутовою частотою 292 рад/с.

11. Вивчено процес взаємодії вібраційного привантажу з ущільнюваним середовищем, представленим у вигляді системи з розподіленими параметрами, і визначено його основні параметри. Розроблено математичну модель для дослідження динамічної системи «Вібропривантаж - ущільнювана суміш - пустотоутворювачі - ущільнювана суміш». Установлено, що найефективнішим на заключній стадії процесу ущільнення цементобетонних виробів є використання вібраційного привантажу з питомим статичним тиском =1,5 - 2 кПа і питомою амплітудою вимушених сил 3,0 кН/м² при кутовій частоті коливань 299 рад/с. Використання вібраційного привантажу з правильно підібраними параметрами на заключній стадії формування виробів із жорстких цементобетонних сумішей дозволяє в 1,5 - 1,8 рази зменшити енергоємність процесу ущільнення і продовжити термін служби віброплощадки.

12. Розроблено принципово нові конструкції вібраційних збуджувачів коливань: з дебалансними валами; ротаційні й планетарні, які створено для вбудовування на віброплощадках з горизонтально направленими і просторовими коливаннями вантажністю від 5 до 20 тонн. Вони мають порівняно нескладну і компактну конструкцію, легко встановлюються в центральній частині віброплощадки, забезпечують надійне кріплення і генерують потужну збурюючу силу.

13. Експериментальні дослідження, проведені за широкою програмою на експериментальних установках і дослідно-промислових зразках вібраційних машин, засвідчили, що запропоновані теоретичні залежності дозволяють достатньо точно визначити основні параметри, режими і тривалість вібраційної дії, допустиму сферу застосування певного класу вібраційних машин і енергоємність процесу вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей. Розбіжності теоретичних і експериментальних даних у середньому не перевищують 10 - 12%.

14. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження лягли в основу створення і промислового освоєння: віброплощадок з вертикально направленими коливаннями вантажністю від 0,35 т до 2,5 т; віброплощадок з вертикально направленими коливаннями і жорстко пружними обмежувачами вантажністю від 0,75 т до 5 т; одночастотних віброплощадок з горизонтально направленими коливаннями вантажністю 10 т, обладнаних планетарними віброзбуджувачами коливань; двочастотних віброплощадок з горизонтально направленими і просторовими коливаннями вантажністю від 10 т до 20 т; вібраційних привантажів для формування дорожніх і багатопустотних плит.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иткин А.Ф. Вибрационные машины для формования бетонных изделий. Монография. К.: «МП Леся», 2009. 152 с.

2. Иткин А.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования вибрационного пригруза для формования бетонных изделий //Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 5/2009 (58). Частина 1. Кременчук, 2009. С. 74 - 78.

3. Иткин А.Ф. Разработка вибрационной площадки с жестко-упругими ограничителями //Науково-технічний журнал Київського національного університету будівництва і архітектури «Техніка будівництва», вип.23/2009. К.: «МП Леся», 2009. С. 53 - 60.

4. Иткин А.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования виброплощадки с двухчастотными пространственными колебаниями //Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 2/2010 (61). Частина 2. Кременчук, 2010.

5. Иткин А.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования виброплощадки с вертикально направленными колебаниями и пригрузом //Науково-технічний журнал Київського національного університету будівництва і архітектури «Техніка будівництва», вип.22/2009. К.: «МП Леся», 2009. С. 13 - 20.

6. Иткин А.Ф. Теоретические основы вибрационного уплотнения цементобетонных смесей. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.) //Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 5/2004 (28). Кременчук, 2004. С. 45 - 49. (Автором описано фізика вібраційного процесу ущільнення, наведено теоретичні залежності для визначення фізико-механічних характеристик ущільнюваного середовища і опису вібраційного процесу ущільнення бетонних сумішей. Наведено теоретичні і експериментальні показники).

7. Иткин А.Ф. Исследование взаимодействия виброплощадки с цементобетонной смесью при вертикальных колебаниях. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета, вып. 27. Харьков, 2004. С. 141 - 144. (Автором проведено дослідження динамічної системи "віброплощадка - ущільнюване середовище", в якому остання представлена у вигляді системи з розподіленими параметрами, і визначено інерційні, пружні і дисипативні характеристики ущільнюваного середовища, його закон руху і закон руху віброплощадки).

8. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонной смеси на вибрационной площадке с вертикально направленными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 6/2004 (29). Кременчук, 2004. С. 86 - 91. (Автором визначено закон руху ущільнюваного середовища і віброплощадки, знайдено напруги в ущільнюваному середовищі, визначено необхідна тривалість ущільнення і потужність привода).

9. Иткин А.Ф. Исследование режима работы вибрационных пустотообразователей для формования многопустотных панелей перекрытия. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Збірник наукових праць Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. Випуск 16, 2005. С.142 - 147. (Автором складено хвильове рівняння руху порожнистої штанги в ущільнюваному середовищі, досліджено рух динамічної системи, отримані теоретичні вирази для опису закону руху вібраційних пустотоутворювачів).

10. Иткин А.Ф. Исследование режима работы виброплощадки с пространственными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вібрації в техніці та технологіях. Всеукраїнській науково-технічний журнал, № 1 (43), 2006. С. 76 - 78. (автором описано конструкція, складені рівняння руху динамічної системи "віброплощадка - ущільнювана суміш" і визначено закон руху рухомої рами віброплощадки з просторовими коливаннями).

11. Иткин А.Ф. Исследование рабочего режима виброплощадки с пригрузом для уплотнения цементобетонной смеси. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета, вып. 29. Харьков, 2005. С. 52 - 55. (Автором складено математична модель, визначено закони руху віброплощадки, ущільнюваної суміші і привантажу, знайдено напруги в ущільнюваному середовищі, обґрунтовані раціональні параметри привантажу).

12. Иткин А.Ф. Исследование процесса взаимодействия виброплощадки с цементобетонной смесью при горизонтально направленных колебаниях. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Интерстроймех - 2005: Труды междунар. науч.-техн. конф. Часть 1. Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. с. 84 - 89. (автором складено хвильове рівняння руху ущільнюваного середовища, досліджено рух динамічної системи "виброплощадка - ущільнюване середовище", визначено нормальні і дотичні напруги в ущільнюваному середовищі, наведено розбіжність теоретичних і експериментальних даних).

13. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонной смеси на вибрационной площадке с горизонтально направленными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 2/2005 (31). Кременчук, 2005. с. 76 - 80. (Автором складено математичну модель "віброплощадка - ущільнюване середовище" і досліджено рух динамічної системи в горизонтальному напрямі, визначено напружено-деформованій стан ущільнюваного середовища, визначено раціональні параметри віброплощадки).

14. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонной смеси на виброплощадке с полигармоническим возбуждением колебаний. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 5/2005 (34). Кременчук, 2005. с. 42 - 47. (Автором описано конструкція віброплощадки з дебалансними віброзбуджувачами коливань, складено рівняння руху ущільнюваного середовища і віброплощадки, знайдено закони руху динамічної системи, визначено раціональні параметри віброплощадки і напружено-деформований стан ущільнюваного середовища при полічастотних коливаннях).

15. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонной смеси на вибрационной площадке с вертикально направленными колебаниями и пригрузом. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 1/2005 (30). Кременчук, 2005. С. 59 - 63. (Автором досліджена динамічна система "віброплощадка - цементобетонне середовище - привантаж", у якій ущільнювана суміш представлена у вигляді системи з розподіленими параметрами, і визначено напружено-деформований стан ущільнюваного середовища та раціональні параметри віброплощадки і привантажу. Проведено аналіз отриманих результатів).

16. Иткин А.Ф. Определение энергоемкости процесса вибрационного уплотнения цементобетонных смесей. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 2 /2006 (37). Частина 1. Кременчук, 2006. С. 34 - 36. (Автором визначено енергетичні показники вібраційного процесу формування цементобетонних сумішей).

17. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонных смесей на вибрационной площадке с жестко-упругими ограничителями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 6/2005 ( 35). Частина 2. Кременчук, 2005. С. 15- 19. (Автором описано конструкція віброплощадки, складено рівняння руху віброплощадки і досліджено віброударний режим її роботи, визначено умови самосинхронізації віброзбуджувача коливань).

18. Иткин А.Ф. Исследование процесса уплотнения цементобетонных смесей на вибрационной площадке с двухчастотными колебаниями и пригрузом. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 6/2006 ( 41). Частина 2. Кременчук, 2006. С. 27- 32. (Автором досліджено процес розповсюдження хвиль деформацій в ущільнюваному середовищі і визначено раціональні параметри двочастотної вібраційної площадки та привантажу).

19. Иткин А.Ф. Исследование рабочего режима вибрационного пригруза для формования плоских изделий. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 1/2007 (42). Частина 1. Кременчук, 2007. С. 82- 86. (Автором досліджено робочий режим і визначені раціональні параметри вібраційного привантажу).

20. Иткин А.Ф. Определение рациональных параметров вибрационного пригруза для формования многопустотных изделий. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 2/2007 (43). Частина 1. Кременчук, 2007. с. 59- 62. (автором складено розрахункова модель і вивчено рух динамічної системи "вібропривантаж - ущільнювана суміш - пустотоутворювачі - ущільнювана суміш", визначено напружено - деформований стан ущільнюваної суміші і знайдені раціональні параметри вібраційних привантажів).

21. Иткин А.Ф. Исследование виброплощадки для уплотнения цементобетонных смесей горизонтально направленными колебаниями и пригрузом. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)// Интерстроймех. 2007: Труды междунар. науч.-техн. конф. Самара: Самарск. гос. арх.-строит. ун-т, 2007. с. 189 - 196. (Автором досліджено робочий режим і обґрунтовано раціональні параметри двочастотної віброплощадки і привантажу).

22. Иткин А.Ф. Исследование вибрационных площадок с двухчастотными пространственными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета, вып. 38 - Харьков, 2007. с. 39 - 44. (Автором описано конструкція, досліджено робочий режим і обґрунтовано раціональні параметри двочастотної віброплощадки з просторовими коливаннями на основі вивчення розповсюдження хвиль коливань в ущільнюваному середовищі).

23. Иткин А.Ф. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований виброплощадок с вертикально направленными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 1/2007 (42). Частина 2. Кременчук, 2007. с. 19 - 23. (Автором описано експериментальна установка, проведено експериментальні дослідження віброплощадки з вертикально направленими коливаннями, проаналізовано результати досліджень, порівняно теоретичні і експериментальні дані).

24. Иткин А.Ф. Определение рациональных параметров вибрационных возбудителей колебаний для виброплощадок с двухчастотными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 5/2007 ( 46). Частина 1. Кременчук, 2007. с. 67 - 71. (Автором описано конструкція і методи розрахунку високочастотних і низькочастотних дебалансних та ротаційних віброзбуджувачів коливань, що призначено для віброплощадок вантажопідйомністю 10…25 тонн).

25. Иткин А.Ф. Определение рациональных параметров и разработка планетарного вибровозбудителя колебаний. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 6/2007 (47). Частина 1. Кременчук, 2007. с. 65 - 67. (Автором описано конструкція і методи розрахунку запропонованого планетарного віброзбуджувача коливань, наведені результати впровадження віброплощадок вантажопідйомністю 10 тонн, оснащених цим віброзбуджувачем).

26. Иткин А.Ф. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований виброплощадок с горизонтально направленными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 1/2007 (42). Частина 2. Кременчук, 2007. с. 14 - 18. (Автором описано експериментальні установки, проведено експериментальні дослідження віброплощадки з горизонтально направленими коливаннями, проаналізовано результати досліджень, порівняно теоретичні і експериментальні дані, наведено результати впровадження віброплощадок вантажопідйомністю 10 тонн).

27. Иткин А.Ф. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований виброплощадок с жестко-упругими ограничителями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 2/2008 ( 49). Частина 1. Кременчук, 2008. с. 92 - 94. (Автором описано експериментальна установка, проведено експериментальні дослідження віброплощадки з жорстко-пружними обмежувачами, проаналізовано результати досліджень, порівняно теоретичні і експериментальні дані).

28. Иткин А.Ф. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований двухчастотных виброплощадок с горизонтально направленными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 3/2008 (50). Частина 2. Кременчук, 2008. С. 166 - 169. (Автором описано експериментальна установка, проведено експериментальні дослідження двочастотної віброплощадки, проаналізовано результати досліджень, порівняно теоретичні і експериментальні дані).

29. Иткин А.Ф. Сравнение теоретических и экспериментальных данных исследований двухчастотных виброплощадок с пространственными колебаниями. (Маслов А.Г., Иткин А.Ф.)//Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету, вип. 4/2008 (51). Частина 2. Кременчук, 2008. С. 144 - 148. (Автором описано експериментальна установка, проведено експериментальні дослідження віброплощадки з просторовими коливаннями, проаналізовано результати досліджень, порівняно теоретичні і експериментальні дані).

30. Іткін О.Ф. Економічні механізми інноваційної та інвестиційної діяльності при реставрації магістральних газопроводів України: Монографія. К.: Наук. світ, 2002. 306 с.

31. Іткін. О.Ф., Маслов О.Г. Вібраційна площадка для ущільнення цементобетонної суміші у формі. Патент на корисну модель № 12116, Бюл. №1, 2006. (Автору належить опис конструкції і відмітна частина формули корисної моделі)

32. Іткін. О.Ф., Маслов О.Г. Вібраційна площадка для ущільнення цементобетонної суміші у формі. Патент на корисну модель № 12117, Бюл. №1, 2006. (Автору належить опис конструкції і відмітна частина формули корисної моделі).

33. Іткін. О.Ф., Маслов О.Г. Віброзбуджувач коливань. Патент на корисну модель № 14707, Бюл. № 5, 2006. (Автору належить опис конструкції і відмітна частина формули корисної моделі).

34. Іткін. О.Ф., Маслов О.Г. Планетарний віброзбуджувач. Патент на корисну модель № 14706, Бюл. № 5, 2006. (Автору належить опис конструкції і відмітна частина формули корисної моделі).

35. Іткін. О.Ф., Маслов О.Г. Вібраційна площадка. Патент на корисну модель № 16100, Бюл. №7, 2006. (Автору належить опис конструкції і відмітна частина формули корисної моделі).

АНОТАЦІЯ

Іткин А.Ф. Наукові основи розробки вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.02 - Машини для виробництва будівельних матеріалів і конструкцій. - Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена створенню наукових основ розробки і проектування вібраційних машин для ущільнення цементобетонних сумішей у формі.

Уточнено існуючу і сформульовано більш загальну теорію вібраційного ущільнення цементобетонних сумішей. Установлено енергетичні показники вібраційного процесу ущільнення і отримано теоретичні залежності для визначення необхідної тривалості ущільнення. Досліджено сумісний рух ущільнюваного середовища і рухомої рами віброплощадки під час вертикально направлених коливань без привантажу, з привантажем і під час роботи з пружними обмежувачами і визначено їхні основні параметри і режими вібраційної дії на ущільнювану суміш. Досліджений режим роботи віброплощадки з одночастотними і двочастотними горизонтально направленими коливаннями і визначені основні параметри віброплощадки і привантажу, а також раціональні співвідношення частот і амплітуд вимушених коливань. Визначено основні параметри двочастотної віброплощадки з просторовими коливаннями рухомої рами. Досліджено закони руху і визначено раціональні параметри вібраційних пустотоутворювачів і вібропривантажів, використовуваних під час формування багатопустотних залізобетонних конструкцій. Розроблено нові конструкції вібраційних машин. Виконано експериментальні дослідження і проведено порівняння отриманих результатів з теоретичними даними. Упровадження розроблених вібраційних машин у виробництво показало їхню високу ефективність.

Ключові слова: вібраційна площадка, віброзбуджувач коливань, параметри, цементобетонна суміш, динамічні системи.

АННОТАЦИЯ

Иткин А.Ф. Научные основы разработки вибрационных машин для уплотнения цементобетонных смесей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.02 - Машины для производства строительных материалов и конструкций. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2008.

Диссертационная работа посвящена созданию научных основ разработки и проектирования вибрационных машин для уплотнения цементобетонных смесей в форме.

Изучены тенденции конструктивной эволюции вибрационных площадок с целью выявления наиболее перспективного направления в создании вибрационного оборудования для уплотнения цементобетонных смесей. Уточнена существующая и сформулирована более общая теория вибрационного уплотнения цементобетонных смесей на основе динамического деформирования уплотняемой среды. Установлены энергетические показатели вибрационного процесса уплотнения и получены теоретические зависимости для определения необходимой продолжительности уплотнения, нарастания плотности цементобетона и вычисления мощности привода вибрационной машины в зависимости от интенсивности вибрационной нагрузки, направления вибрации, количества частот возмущения и физико-механических характеристик цементобетонной смеси. Исследовано совместное движение уплотняемой среды и подвижной рамы виброплощадки при вертикально направленных колебаниях без пригруза, с пригрузом и при работе с упругими ограничителями и на основе изучения распространения упруго-пластических волн деформаций определены законы движения виброплощадки и уплотняемой среды, установлены рациональные режимы вибрационного воздействия и необходимая продолжительность уплотнения в зависимости от интенсивности прикладываемого вибрационного воздействия. Определены основные параметры виброплощадки, пригруза и упругих ограничителей и предложено конструктивное исполнение виброплощадок с вертикально направленными колебаниями. Исследовано движение подвижной рамы виброплощадки при горизонтально направленных одночастотных и двухчастотных колебаниях без пригруза и с пригрузом, найдены законы движения динамической системы, определены основные параметры виброплощадки и пригруза и рациональные соотношения частот и амплитуд вынужденных колебаний при двухчастотном вибрационном воздействии, установлена необходимая продолжительность вибрационного воздействия. Предложены новые конструкции виброплощадок с горизонтально направленными колебаниями. Исследован рабочий режим двухчастотной виброплощадки с пространственными (продольно вертикальными) колебаниями подвижной рамы и разработаны новые конструкции виброплощадок с пространственными колебаниями. Исследованы законы движения и определены рациональные параметры вибрационных пустотообразователей и вибропригрузов, используемых при формовании многопустотных железобетонных конструкций. Произведен теоретический анализ и предложены новые конструкции мощных вибровозбудителей круговых колебаний для вибрационных площадок с горизонтальными и пространственными колебаниями. Составлена методика и проведены экспериментальные исследования процесса уплотнения цементобетонных смесей на вибрационных площадках с вертикально направленными, горизонтально направленными и пространственными одночастотными и двухчастотными колебаниями с использованием пригруза и без пригруза. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных данных. Внедрение разработанных вибрационных машин в производство показало их высокую эффективность.

Ключевые слова: вибрационная площадка, вибровозбудитель колебаний, параметры, цементобетонная смесь, динамические системы.

ABSTRACT

Iткin А.F. the Scientific bases of development of vibration machines for the compression of concrete mixtures. - Manuscript.

Dissertation on competition of graduate degree of doctor of engineering sciences on speciality 05.05.02 - Machines for production of build materials and constructions. - the Kharkov state technical university of construction and architecture, Kharkov, 2008.

A dissertation work is devoted to creation of scientific bases of development and planning vibration machines for the compressions of concrete mixtures in form.

Existing is specified and a more general theory of vibration compression of concrete mixtures is formulated. Energy indexes of vibration process of compression are set and theoretical dependences for determination of necessary duration of compression are got. A joint motion of made more compact environment and mobile frame of vibration ground in case of apeak directed vibrations without load is explored from above, with load from above and during work with the resilient safety devices and their basic parameters and modes of vibration influence on the made more compact mixture are definite. The mode of operations of vibration ground is explored with one frequency and twofrequency horizontally by the directed vibrations and basic parameters of vibration ground and load are definite from above, and also rational correlations of frequencies and amplitudes of forced vibrations. Basic parameters of twofrequency vibration ground with the spatial vibrations of mobile frame are definite. Motion laws are explored and rational parameters of vibration puncheons and vibration loads are definite from above, used for shaping many emptiness reinforced concrete constructions. New constructions of vibration machines are developed. Experimental researches are executed and a comparison of got results with the theoretical datas is conducted. The inculcation of developed vibration machines in production showed their high efficiency.

Key words: vibration ground, vibration exciter of vibrations, parameters, concrete mixture, dynamic systems.

Размещено на Allbest.ru